JPS5830247B2 - 高かさ密度の珪酸ソ−ダ水和物の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、噴霧乾燥によって製造される珪酸ソーダ水和
物粒子と珪酸ソーダ水溶液を原料とする高かさ密度の珪
酸ソーダ水和物の改良された製造法に関する。

固形珪酸ソーダ水和物の製法は幾つか知られているが、
珪酸ソーダ水溶液は濃度が高くなると極めて粘稠な溶液
になること、乾燥する際の温度コントロールが難しいこ
となどのために、工業的には殆んど噴霧乾燥法によって
製造されている。

ところで、噴霧乾燥法によって製造される珪酸ソーダ水
和物は中空微粒子球状体からなる粉末であり、一般にか
さ密度が小さい為、運搬する際にかさばり、重量当りの
包装費、貯蔵費が高くなるだけでなく、混合その他の取
扱いに際して発塵しやすく、その応用範囲を狭くしてい
る。

例えば、最近急速に伸びてきた食器自動洗浄機用の洗浄
剤組成物としての珪酸ソーダは、かさ密度０．６〜１．
２ｇ／７で比較的大きい粒子径の珪酸ソーダ水和物を要
求しており、噴霧乾燥により得られる粉末珪酸ソーダ水
和物粒子（以下単に「噴霧乾燥粒子」という）を使用す
ることを困難としている。

このようなことから、従来よりかさ密度の高い珪酸ソー
ダ水和物粒子を製造することは幾つか提案され実施され
てきた。

例えば、（１）噴霧乾燥粒子を噴霧乾燥機または流動乾
燥機にリサイクルして、霧状に噴霧した珪酸ソーダ水溶
液の液滴と交流又は並流で接触させて、噴霧乾燥粒子を
凝集、乾燥して、かさ密度と粒径を増加させる方法（特
開昭４８−１５７９８号）がある。

しかし、この方法は噴霧又は流動乾燥機ヘリサイクルさ
れる量が多く、膨大な燃料が費やされ、経済的に不利で
ある。

（２）次に噴霧乾燥粒子単独、またはこれに珪酸ソーダ
水溶液を粒子対溶液の重量比で１００：３〜ｌＯの割合
で添加混合後、取り出して機械的圧力を加え、シート化
し、これを解砕機で解砕して乾燥、粉砕、篩分けるとい
う方法（ＵＳＰ、３９３１０３６）がある。

しかし、この方法は工程が長く煩雑であり工業的には不
オリである。

（３）珪酸ソーダ水和物微粉末を原料として、この微粉
末に水を０〜約１２重量優添加して、水分を調節し、こ
の微粉末の水分含量に対応して微粉末の温度を約５４〜
１１０℃に保ち、微粉末粒子が相互に密接に接触させら
れるような激しい攪拌と加熱を同時に行って凝集化させ
、かさ密度と粉径の大きい珪酸ソーダ水和物を製造する
方法（％開昭４９−８７５９９号）がある。

しかし、この方法では単に水分を添加するだけである為
に熱的に非常に不経済であり、微粉末の水分含量と加熱
温度を相関的に可変としているが、加熱しながら激しい
攪拌によって凝集させることを特徴としている為に、攪
拌装置への耐着が激しく、連続的に大量に生産すること
が困難である。

しかも、（２）および（３）の方法において、水分添加
後、凝集させる方法としてローラープレッシャーで圧力
をかけたり、加熱しながら攪拌を加えたりする為に、水
分添加量が多過ぎると混合物が粘着性になり、遂にはペ
ースト状固まりができる。

ペースト状固まりが形成されると混合不能になるだけで
なく、取扱いが非常に困難であるので、従来法では噴霧
乾燥粒子に対し、珪酸ソーダ水溶液または水の添加量を
重量で２〜１２％に限っている。

この為に噴霧乾燥粒子当りの製品出量が低く工業的にみ
ると問題点が多い。

このように、従来法は殆んど実質的に噴霧乾燥粒子のみ
の改質を別工程で行っているという結果となって、噴霧
乾燥粒子当りの高かさ密度の水和物粒子の生産は非常に
効率の悪い決定的な欠点があった。

本発明者らは上記の欠点に鑑み、これを解決すべく高い
かさ密度をもつ珪酸ソーダ水和物の製造法について鋭意
研究を重ねてきたが、従来の方法に較べ噴霧乾燥粒子に
非常に大量に珪酸ソーダ水溶液を加えて混合すると、そ
の大量な添加量の所定範囲において、全く驚くべきこと
に従来法のように機械的圧力をかけたり、加熱しながら
激しい攪拌を加えたりしなくても、通常の混合装置で混
合するだけで珪酸ソーダ水溶液は噴霧乾燥粒子に吸収さ
れて長時間でも混合は継続可能であり、ペースト状固ま
りは形成されず、全く予期しなかったことであるが混合
物が０．５〜５％の粒径をもつ粒状物を形成することを
見出した。

しかもこの粒状物を乾燥すると乾燥中に粒状物粒子が収
縮して、かさ密度が増加し、噴霧乾燥粒子よりも大きい
かさ密度をもつ珪酸ソーダ水和物が得られる事を知り、
本発明を完成した。

本発明の目的は噴霧乾燥粒子を原料として上記噴霧乾燥
粒子の欠点を解消し、しかも噴霧乾燥粒子と同じ程度の
水溶解性をもつ高かさ密度珪酸ソーダ水和物を工業的に
有利に、かつ大量に製造する方法を提供することである
。

すなわち、本発明は噴霧乾燥粒子と珪酸ソーダ水溶液と
を混合して、該粒子よりも大きいかさ密度の珪酸ソーダ
水和物を製造するに当り、該粒子に対する珪酸ソーダ水
溶液の添加量が混合により粒状の混合物を得るに必要な
量ではあるが、該粒子の外殻が破壊されて均一なペース
トになる前の量を限度とする量において、両者の原料を
混合して粒状物を形成させること、及び該粒状物の発泡
温度以下の温度で乾燥させて含水率が１５〜３０重量φ
の粒状物を得ることを特徴とする高かさ密度の珪酸ソー
ダ水和物の製造法にかかるものである。

本発明の１つの原料である噴霧乾燥粒子は、珪酸ソーダ
水和物粉末製品として古くから知られ、工業的には５ｉ
０２／Ｎａ２Ｏのモル比１〜４、含水率１５〜２５重量
φの範囲において製造されている。

この粒子は水和物被膜よりなる中空微粒子であるために
非常に軽質で多くの場合かさ密度は約０．６．９ ／ｃ
ｒＩｔの範囲にあって、溶解性にすぐれている。

噴霧乾燥粒子の水分と水溶解性、ケーキングしやすさは
密接な関係にあり、水分が約１５重量φ以下のものは水
溶解性が悪くなる傾向にある。

一方水分約２５重量多以上のものは水溶解性は優れてい
るがケーキングしやすく、長期貯蔵が困難である。

またＳ ｉ０２／ Ｎａ２Ｏのモル比が１．０以下では
珪酸ソーダ水溶液と混合した場合、極めて短時間でメタ
珪酸ソーダが結晶化する可能性があり、結晶化すると発
熱、固化して混合不能となることがある。

次に、他の原料である珪酸ソーダ水溶液は多くの場合通
常水ガラスと呼ばれる粘稠な水溶液であるが、工業的に
は５ｉ０２／Ｎａ２Ｏのモル比が０．５〜４．０の範囲
で製造される。

本発明においては、上記二つの原料を混合した場合のモ
ル比が１〜４の範囲にあれば、いずれも使用可能である
。

しかし、上記したようにモル比が１以下の場合にはメタ
珪酸ソーダの結晶化の問題が起つで効果的な混合ができ
なくなる可能性があるので珪酸ソーダ水溶液のモル比も
１〜４の範囲が適当であり、特に混合物中のモル比が１
．５〜３．５の範囲が好適である。

また珪酸ソーダ水溶液の濃度は低い場合水分乾燥に要す
る燃料費が多くなり不経済であるのみならず、その添加
量も低下するので噴霧乾燥粒子当りの製品生産量が低下
することになり、一方濃度の高い場合乾燥水分量が少な
く、熱的に有利であるだけでなく、上記と逆に該製品生
産量が増えるメリットがあるけれども、ソーダ水溶液は
常温でも粘稠な液体であるうえに、固形分濃度が約６０
重量φ以上になると急激に粘度が上昇し、取り扱いが困
難になって混合において適当でない。

従って、本発明の原料として使用する珪酸ソーダ水溶液
の濃度は２０〜５５重量φであることが好ましい。

本発明においては、かかる二つの原料を混合するに当り
、その混合量は通常の混合機、例えばニーダ−、バッグ
ミル等による攪拌混合で混合物が速やかに粒状化するに
必要かつ充分な量でなければならぬ。

このことは本発明の重要な特徴の１つであり、本発明者
らの数多くの実験の結果、従来では考えられなかった多
量の珪酸ソーダ水溶液の使用量において、全く意外にも
簡単な混合により粒状化形成可能な領域が確認されたこ
とによるものである。

従来法では、必ずしも珪酸ソーダ水溶液を必要とせず、
重要しても限られた少量の水又は珪酸ソーダ水溶液であ
るが、これは噴霧乾燥粒子が互いに凝集するための結合
作用をもたらすに必要な量であるとする考え方であり、
従って該粒子の中空体の外殻は実質的に影響を受けない
が故に前記の如く、特殊な混合や装置を必然的に求めら
れたと考えられる。

しかして、本発明において、噴霧乾燥粒子に対する珪酸
ソーダ水溶液の添加量は混合により粒状の混合物を得る
に必要な量であるが、該粒子の外殻が破壊されて均一な
ペーストになる前の量の限度とする量である。

かかる量は、原料のモル比や水分、混合装置の条件によ
って一様でないが、噴霧乾燥粒子１００重量部当り、珪
酸ソーダ水溶液２５〜６０重量部の範囲にある。

一方混合物の水分からみると混合後粒状形成するに適し
た含水率は２０〜５０重量φの範囲にあり、特に２５〜
４５重量饅の割合が好ましい。

上記範囲より少ないときは、本発明における混合におい
ては、噴霧乾燥粒子への吸収および該粒子の凝集状態が
悪くて粒状化するに充分でなく、又かさ密度もあまり高
いものは得られない。

一方、上記範囲よりも多い場合には該粒子への吸収後混
合により外殻が実質的に破壊されてペースト状になって
、その塊が付着したり粒状化の形成が困難となる。

本発明において、混合操作は特殊な装置を必要とせず、
通常に使用できる混合機による攪拌混合であり、しかも
加熱は必ずしも必要条件でなく常温にて短時間にて混合
物は粒状化する。

多くの場合約３０分以下の混合攪拌で充分であり、装置
によってはそれ以上かけても特に差支えはない。

粒状物は乾燥およびその後の分級する際に適合した好ま
しい形状を構成し、多くの場合平均粒径は０．５〜５％
の範囲内にある。

このように、本発明においては従来に比して極めて通常
の場合攪拌により容易に粒状化できることは、全く予期
せぬ好ましいことで、その理由は確かではないが、噴霧
乾燥粒子に対する珪酸ソーダ水溶液の量が多量であるこ
とにより該粒子の中空体の中へ溶液が混合攪拌の過程で
積極的に吸収されて、しかも該粒子の外殻は実質的に保
持されているため、重質化しつつ該粒子が互いに凝集し
合い、あるいは一部は破壊されて新たな粒子の形成およ
び凝集が起るためだと考えられる。

本発明において、混合は上記した如く常温において容易
にできて粒状化するために、この混合による粒状化後次
いで乾燥工程にて加熱脱水する２工程を順次経ることが
一般的である。

しかし、混合機の如何によっては、加熱雰囲気の中で上
記の混合攪拌による粒状化も可能であるから、この場合
には混合と乾燥を１工程として把えることができる。

又上記の２工程での操作において、得られる製品の一部
少量を乾燥装置の如何によっては繰り戻しさせる場合が
より好ましいことがある。

この理由は、乾燥に際腰粒状物が互いに更に凝集してケ
ーキ化を起したり、あるいは装置の壁に付着するのを防
ぐことが考えられるからである。

乾燥温度は特に上限の温度コントロールが重要で、被乾
燥物が発泡する温度以下にすることが必要である。

この発泡温度はモル比と水分および粒子径によって決定
され、その変化によって大幅に異なるので一様でないが
、多くの場合約１５０℃以上にある。

この乾燥によって粒状物の水分は約１５〜３０重量多の
範囲に至るまで加熱脱水する。

前記の如く、噴霧乾燥粒子と同様水分は製品の水溶解性
、貯蔵におけるケーキングとの関係から特に水分は１５
〜２５重量φの範囲が好ましいが、ケーキング防止剤な
どを助剤として適用できる場合であっても、それは約３
０重量φまでが限度である。

かかる乾燥により、粒状化物は収縮する現象を呈し、か
さ密度がより増加し、噴霧乾燥粒子よりもかさ密度が大
きい珪酸ソーダ水和物の粒子が得られる。

この乾燥品を顕微鏡で観察すると噴霧乾燥粒子の中空体
の構造はほとんど認められなく破壊し、改質されている
ことからもより重質になっていることが確認される。

なお、乾燥機は格別な装置を要せず公知のものを適宜選
択して使用すればよいが、例えばロータリードライヤー
等で充分である。

かくして得られたかさ密度の高い珪酸ソーダ水和物の粒
子はそのまま製品とすることができるが、用途の必要に
応じて常法により分級したり、更には粉砕および分級操
作を行って所望の粒径をもつ製品にする。

本発明は珪酸ソーダについて論じてきたが、珪酸カリウ
ムについては多少異なる現象は見られるけれども、本発
明の範囲内で同様に可能であり、又珪酸ソーダの代りに
一部いずれかの原料又は双方の原料として使用すること
も可能である。

以上の如く本発明は、噴霧乾燥粒子に対し珪酸ソーダ水
溶液を従来法よりも大量に使用することにより、従来よ
りも簡略な工程で高かさ密度珪酸ソーダ水和物を製造で
きる点で有利であり、しかも固形分濃度２０〜５５重量
φという高い濃度の珪酸ソーダ水溶液を使用するので、
従来法よりも噴霧乾燥粒子当りの製品生産量が多くなる
利点がある。

即ち、これまでは噴霧乾燥粒子自体の改質を行っていた
のに対し本発明では該粒子をキャリアーとして、珪酸ソ
ーダ水溶液を積極的に製品の原料として利用できる点に
おいて一層工業的にみて有利であると考えられる。

本発明の方法によって製造される高かさ密度珪酸ソーダ
水和物は乾燥混合して製造する合成洗剤や食器自動洗浄
機用の洗浄剤組成物として、また吹きつけキャスタブル
耐火物用のバインダーとして優れている。

以下、実施例をあげて具体的に説明する。

実施例 １゜ Ｓ ｉ０２／ Ｎａ２Ｏのモル比が２．１で水分含量２
０重量φの噴霧乾燥粒子３００ｇとＳ ｉ０２／ Ｎａ
２Ｏのモル比が２．１で固形分濃度３３重量φの珪酸ソ
ーダ水溶液９０．９をニーグーに入れ、室温で５分間混
合した。

混合後ニーグーにペースト状付着はなく速やかに粒状物
を形成した。

粒状混合物の粒度分布は粒径２〜５％に入るものが７０
重量優で、０．５〜２％に入るものが２５重量φ、０．
５％以下の部分が５重量φであった。

この粒状物を攪拌機つきの平板乾燥機で発泡しないよう
な加熱雰囲気の中で乾燥して３３７ｇの製品を得た。

検査の結果は表−１の通りであった。

実施例 ２゜ ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏのモル比が３．２で水分含量２２重
量φの噴霧乾燥粒子３００ｇとＳ ｉ０２／ Ｎａ２Ｏ
のモル比が１．６で固形分濃度が５１重量φの珪酸ソー
ダ水溶液１３５ｇをニーダーに入れ、室温で５分間混合
した。

混合後ニーグーにペースト状の耐着はなく、実施例１、
と同様容易に粒状物を形成し、粒状物の粒度分布は実施
例１．とほぼ同じであった。

この粒状物を実施例１．と同様にして乾燥して３８８ｇ
の製品を得た。

検査結果は表−２の通りであった。

表−２の通り、モル比の異なる噴霧乾燥粒子と溶液を原
料として、希望するモル比の高かさ密度珪酸ソーダ水和
物が得られた。

実施例 ３゜ ５ｉ０２／Ｎａ２Ｏのモル比が３．２で水分含量２２重
量饅の噴霧乾燥粒子６０に９とＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏのモ
ル比が３．２で固形分濃度３８重量饅の珪酸ソーダ水溶
液３３に２をパグミルに入れ１００分間混した。

混合後パグミルにペースト状の耐着はなく容易に粒状化
が起り粒状物が得られた。

粒状混合物の粒度分布は実施例１．とほぼ同じであった
。

交流で発泡しない加熱雰囲気を与えて粒状物をロータリ
ードライヤーで乾燥し、次いで乾燥品をハンマーミルで
粉砕し、粉状の珪酸ソーダ水和物７８に２を得た。

検査結果は表−３の通りであった。表−３の通り、溶解
性の良い高かさ密度珪酸ソーダ水和物が工業的に得られ
た。

実施例 ４゜ 実施例３．において粉末の製品を混合により得られる粒
状物１００重量部に対し、約５重量部を繰り戻して仕込
んで乾燥したところ、粒状物の付着やケーキングは実質
的に生じず、そのまま製品とすることができた。

実施例 ５゜ 実施例２．において、ニーダ−の代りに温度コントロー
ルのできる攪拌機付の混合装置を用いて約５０℃の温度
で混合したところ、同様に速やかに粒状物を形成し、次
いで発泡しない温度において昇温を続は混合を持続させ
た。

混合機に付着したり、ケーキ化は起らずはゾ実施例２．
と同様な粒状製品が得られた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 噴霧乾燥法によって製造される珪酸ソーダ水和物粒
   子と珪酸ソーダ水溶液とを混合して、該粒子よりも大き
   いかさ密度の珪酸ソーダ水和物を製造するに当り、該粒
   子に対する珪酸ソーダ水溶液の添加量が、混合攪拌によ
   り粒状の混合物を得るに必要な量ではあるが、該粒子の
   外殻が破壊されて均一なペーストになる前の量を限度と
   する量において、両者を混合して粒状物を形成させるこ
   と、及び該粒状物の発泡温度以下の温度で乾燥させて含
   水率が１５〜３０重量φの粒状物を得ることを特徴とす
   る高かさ密度の珪酸ソーダ水和物の製造法。 ２ 噴霧乾燥によって製造される珪酸ソーダ水和物粒子
   に対する珪酸ソーダ水溶液の添加量が含水率１５〜２５
   重量φの該粒子１００重量部当り２５〜６０重量部であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の高かさ
   密度の珪酸ソーダ水和物の製造法。 ３ 混合して形成される粒状物の含水率が２０〜５０重
   量饅であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の高かさ密度の珪酸ソーダ水和物の製造法。 ４ 混合して粒状物を形成することおよび乾燥すること
   を一工程で行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の高かさ密度の珪酸ソーダ水和物の製造法。 ５ 混合して粒状物を形成することおよび乾燥すること
   を二工程で行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の高かさ密度の珪酸ソーダ水和物の製造法。 ６ 製品の一部を乾燥工程にリサイクルさせることを特
   徴とする特許請求の範囲第５項記載の高かさ密度の珪酸
   ソーダ水和物の製造法。 ７ 乾燥工程をロータリードライヤーで行うことを特徴
   とする特許請求の範囲第５項又は第６項記載の高かさ密
   度の珪酸ソーダ水和物の製造法。 ８ 珪酸ソーダはＳ ｉ ０２／ Ｎａ ２０のモル比
   が１〜４の範囲にある珪酸ソーダであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第
   ５項、第６項、又は第７項記載の高かさ密度の珪酸ソー
   ダ水和物の製造法。